[发明专利]一种磁力效应相控阵信号采集结构、系统及方法

说明书

本发明公开了一种磁力效应相控阵信号采集结构、系统及方法，磁力效应相控阵信号结构包括采集传感器组件；采集传感器组件包括三个相互垂直相互衔接的固定面，三个固定面的内壁上分别设置有一个采集传感器单元，采集传感器单元采用磁力效应感应传感器。磁力效应相控阵信号采集系统，采用多个上述任意一项所述的采集传感器组件，阵列排布设置在构件的待监测部位，将待监测部位的截面表面包裹。能够提高应力变化状态的监测采集精度。

技术领域

本发明属于应力采集分析领域，涉及一种磁力效应相控阵信号采集结构、系统及方法。

背景技术

目前，土木工程钢结构结构的工程技术领域的异型截面应力检测。当前只有传统的应变片来监测构件在受力过程中的应力变化状态，传统应变片受到环境、粘接基材、使用寿命、连接导线、温度补偿、应变数据采集等多因素的限制，往往采集的数据准确度不高，对后续的研究造成限制。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种磁力效应相控阵信号采集结构、系统及方法，能够提高应力变化状态的监测采集精度。

为达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：

一种磁力效应相控阵信号采集结构，包括采集传感器组件；

采集传感器组件包括三个相互垂直相互衔接的固定面，三个固定面的内壁上分别设置有一个采集传感器单元，采集传感器单元采用磁力效应感应传感器。

优选的，采集传感器单元包括外壳和内骨架，外壳和内骨架均采用工程塑料制成。

优选的，采集传感器组件在每个固定面的其中一个侧壁上均设置有支架插槽，在相对侧的侧壁上设置有支架插板。

优选的，采集传感器组件上的每个固定面上均设置有一个数据插槽，三个数据插槽分别与三个采集传感器单元一一对应连接。

一种磁力效应相控阵信号采集系统，采用多个上述任意一项所述的采集传感器组件，阵列排布设置在构件的待监测部位，将待监测部位的截面表面包裹。

优选的，每个采集传感器组件中的每个采集传感器单元依次连接有第一信号放大器、第二信号放大器、模数转换器ADC、微控制单元MCU、模数转换器A/D和下位机。

优选的，模数转换器A/D10和下位机之间采用有线/无线传输模块连接。

一种基于上述任意一项所述磁力效应相控阵信号采集系统的采集分析方法，采集传感器组件采集构件在受力过程中被待监测部位的拉、压、弯、剪、扭作用条件下的应力变化引起的磁场变化产生的信号，以及采集传感器组件上传感器的采集传感器单元的空间位置信息，数据经过模数转换器ADC，经过微控制单元MCU进行相差处理，再经过模数转换器A/D将时间连续、幅值也连续的模拟量转换为时间离散、幅值也离散的数字信号后，传输至下位机中，下位机根据采集到数据的相位差来确定阵列监测处由磁场随时间变化引起采集传感器单元内电流变化的空间场分布，结合采集传感器组件的空间位置信息，进一步通过法拉第电磁感应原理得到构件截面各位置点处X、Y、Z方向的磁性变化分布云图；再根据磁力效应原理得出截面被测位置应力的实时变化云图。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

本发明所述结构利用法拉第电磁原理，通过磁场变化能产生电流，从而能够不受外界因素影响，准确采集构件在力作用下的磁场变化，从而能够得到相应的应力变化状态，提高采集精度，性能稳定。

进一步，采用工程塑料制成外壳和内骨架，从而能够减小采集传感器单元的内径和厚度。

进一步，采集传感器组件设置支架插槽和支架插板，方便进行多个采集传感器组件之间的组装拼接，方便进行监测部位的覆盖。